第11章SOPC系統(tǒng)軟件開發(fā)

1、第11章 SOPC系統(tǒng)軟件開發(fā) Altera公司提供SOPC Builder系統(tǒng)開發(fā)工具，來幫助用戶創(chuàng)建采用Nios處理器的軟硬件系統(tǒng)：硬件設(shè)計(jì)師利用SOPC Builder構(gòu)建硬件，SOPC Builder的生成結(jié)果將作為開發(fā)軟件的起點(diǎn)。11.1 Nios II IDE 簡介 Nios II IDE是一個(gè)基于Eclipse 架構(gòu)的集成開發(fā)環(huán)境，是一個(gè)圖形化的用戶界面。集成了一個(gè)硬件抽象層HAL(Hardware Abstraction Layer)，支持MicroChip/OS II 和輕量級TCP/IP協(xié)議棧，支持Flash下載（Flash Programmer 和 Quartus II

2、Programmer）。IDE能夠自動(dòng)生成和維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及和硬件抽象層HAL庫相關(guān)的系統(tǒng)庫軟件。11.1.1 Nios II IDE的功能模塊 Nios II IDE由文本編輯器、flash編程器、調(diào)試器和C2H編譯器組成。提供了建立、調(diào)試和管理Nios II處理器工程所需要的所有功能。 1工程管理 2編輯器和編譯器 3調(diào)試器 4Flash編程器 5C2H編譯器11.1.2 NiosII IDE開發(fā)流程 基于NiosII IDE的軟件開發(fā)的流程，如圖11.2所示。11.2 基于NiosIDE軟件示例數(shù)字鐘軟件 根據(jù)NiosIDE的開發(fā)流程，以數(shù)字鐘軟件開發(fā)的實(shí)例來介紹設(shè)計(jì)過程。11.2.

3、1 建立軟件工程 Nios IDE有自己的工程向?qū)?，幫助設(shè)計(jì)者創(chuàng)建IDE管理的工程，具體步驟如下： 1.啟動(dòng)Nios IDE 2.建立新的軟件工程digital_timer 3.建立C源文件和頭文件 4.導(dǎo)入已有的軟件工程11.2.2 編譯工程 工程創(chuàng)建后，接下來需要對工程配置一下，然后對工程進(jìn)行編譯。 1工程配置 2工程編譯11.2.3 運(yùn)行 Nios IDE提供三種運(yùn)行平臺來驗(yàn)證設(shè)計(jì)，一種是直接硬件在線仿真（Nios Hardware），另外兩種是軟件仿真：NiosInstruction Set Simulator和NiosModelSim。硬件在線仿真需要硬件配合，一塊開發(fā)板，一個(gè)USB

4、-BLASTER或者BYTE-BLASTER。 1運(yùn)行程序 2在線調(diào)試程序 3將程序和硬件下載到外部Flash中11.3 數(shù)字鐘的程序設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)規(guī)劃包括設(shè)計(jì)顯示、設(shè)置和時(shí)間算法三部分。用8段數(shù)碼管顯示時(shí)間(小時(shí):分鐘:秒)；設(shè)置部分的功能設(shè)置小時(shí)、分鐘和秒。時(shí)間算法部分指時(shí)間累加，即秒數(shù)加到60變?yōu)?，然后分鐘數(shù)加1。分鐘數(shù)加到60變?yōu)?，小時(shí)數(shù)再加1。小時(shí)數(shù)加到24時(shí)，小時(shí)數(shù)變?yōu)?，以此不斷循環(huán)。數(shù)字鐘主程序流程圖，如圖11.21所示。11.4 HAL系統(tǒng)庫 HAL是硬件抽象層（hardware abstraction level）的縮寫，HAL把與硬件相關(guān)的細(xì)節(jié)抽象出來，使應(yīng)用程序的開

5、發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)對硬件的訪問，變成訪問一組統(tǒng)一的 API（應(yīng)用程序接口）。HAL的API 和ANSI C標(biāo)準(zhǔn)庫綜合在一起，使用戶采用類似C語言的庫函數(shù)來訪問硬件設(shè)備或文件，如printf()、fopen()、fwrite()等函數(shù)。11.4.1 HAL簡述 1HAL構(gòu)成 2使用HAL的優(yōu)點(diǎn) 3HAL的工作方式 11.4.2 目前提供的主要HAL資源 目前提供的主要HAL資源有：含有系統(tǒng)設(shè)置和軟件屬性配置的系統(tǒng)頭文件；設(shè)備模型類，例如,字符設(shè)備類，定時(shí)器類,flash設(shè)備類，DMA設(shè)備類等，每一類設(shè)備都有定義好的API接口；HAL數(shù)據(jù)類型；HAL互斥資源，例如信號量和事件標(biāo)志, 用來實(shí)現(xiàn)資源的安全

6、共享；HAL文件系統(tǒng), 可以通過文件系統(tǒng)的方式,方便訪問硬件設(shè)備。 1system.h系統(tǒng)頭文件 2通用設(shè)備模型類 3HAL數(shù)據(jù)類型 4HAL文件系統(tǒng) 11. 5 使用HAL開發(fā)應(yīng)用程序 HAL和SOPC Builder緊密相關(guān)，如果硬件配置有了變化，HAL設(shè)備驅(qū)動(dòng)配置也會(huì)自動(dòng)隨之改動(dòng)，從而避免了由于底層硬件的變化而產(chǎn)生的程序錯(cuò)誤。用戶不用自己創(chuàng)建或拷貝HAL文件，而且用戶也不用編輯HAL中的任何源代碼。NiosIDE會(huì)為用戶自動(dòng)創(chuàng)建和管理HAL文件。11.6 小結(jié) 本章主要講述基于NiosII IDE的軟件開發(fā)。首先對NiosII IDE進(jìn)行了簡要介紹，然后講述了NiosII IDE的開發(fā)流程，并用上一章的講到的數(shù)字鐘為